这位工程师的太阳能电池板打破了效率记录

陈先生难以置信，他不仅对这项技术感到惊奇，而且对它的经济效益也感到惊奇。电力局会向客户付费吗？

这听起来就像魔术：从简单的阳光中提取有用且有价值的电能。这一切的奇迹从此激发了他的梦想。

2013 年，陈博士获得光伏科学与技术博士学位，目前担任中国 天合光能该公司总部位于常州，是全球最大的光伏制造商之一。他领导着公司的研发团队，他们的努力创造了 20 多项太阳能效率和输出的世界纪录。

为了表彰陈教授在光伏能源转换科学技术方面做出的贡献，这位 IEEE 成员获得了 2023 年 IEEE Stuart R. Wenham 青年专业奖 来自 IEEE 电子设备协会。

陈教授表示：“我很惊讶也很感激能获得温汉姆奖。这是一项非常高水平的认可，世界各地有这么多专家值得获奖。”

天合光能推动更高效的硬件

当今商用太阳能电池板的效率通常约为 20%：它们可以将捕获的阳光的五分之一转化为电能。陈的团队正在尝试提高太阳能电池板的效率。

该团队致力于优化太阳能电池设计，包括钝化发射极和背电池（PERC），这是商品太阳能电池板的行业标准。

PERC 于 1983 年发明，目前用于 市场上近 90% 的太阳能电池板。它们在电池的正面和背面都加入了涂层，以便更有效地捕获阳光，避免在表面和阳光穿过电池时损失能量。这些涂层被称为钝化层，由氮化硅、二氧化硅和氧化铝等材料制成。这些涂层将带负电的自由电子和带正电的电子空穴分开，防止它们在太阳能电池表面结合并浪费能量。

陈和他的团队已经开发出几种方法来提高 PERC 面板的性能， 2022 年效率将达到创纪录的 24.5%其中一项技术是多层抗反射涂层，可帮助太阳能电池板捕获更多光线。他们还创造了极其精细的金属化手指（太阳能电池表面上的窄线），以收集和传输电流并帮助捕获更多阳光。他们还开发了一种先进的方法来铺设横跨太阳能电池的导电金属条，即母线。

专家预测PERC技术的最高效率将很快达到25%左右。

IEEE会员陈一峰展示了i-TOPCon太阳能组件，其生产效率超过23%，输出功率高达720瓦。天合光能

“所以问题是：我们如何让太阳能电池更加高效？”陈说。

过去几年，他和他的团队一直在研究隧道氧化物钝化接触 (TOPCon) 技术。TOPCon 电池使用一层薄薄的“隧道氧化物”绝缘材料（通常是二氧化硅），涂在太阳能电池表面。与 PERC 电池上的钝化层类似，隧道氧化物可阻止自由电子和电子空穴结合并浪费能量。

为了使 TOPCon 面板实现创纪录的性能，陈和他的团队优化了公司的制造工艺，包括激光诱导烧成，其中激光加热太阳能电池的一部分并在金属触点和硅晶片之间形成键合。由此产生的连接更牢固、更对齐，从而提高了效率。

“我们正在努力改进，以便捕获更多的阳光，”陈说。“提高 1% 或 2% 的效率意义重大。这些可能听起来非常微小，但从规模上看，这些小改进在经济、可持续性和社会价值方面创造了巨大的价值。”

陈表示，随着太阳能电池效率的提高和价格的下降，他预计太阳能发电将在全球范围内继续增长。中国目前在太阳能发电装机容量方面领先世界，约占全球装机容量的 40%。根据 2023 年的一项研究，美国位居第二，占 12%。 雷斯塔能源报告报告预测，中国2023年的太阳能装机容量为500吉瓦，到2026年很可能超过1太瓦。

“我受到启发，利用科学为人类创造有用的东西，然后追求卓越，”陈说。“我们总能学到新东西，做出改变，改进技术，做得更好。”

接受太阳能先驱的培训

陈出席 中山大学 2008 年，他在中国广州获得光学科学与技术学士学位。他继续攻读光伏科学与技术博士学位。他的研究方向是用晶片基晶体硅制成的高效太阳能电池。他的导师是 Hui Shen他是该校领先的光伏教授，也是太阳能系统研究所的创始人。陈教授称他为“我科学生涯中三位非常重要的人物中的第一位”。

2011 年，陈博士在 汉诺威莱布尼茨大学，在德国。在那里他师从 彼得罗·阿尔特马特，是他职业生涯中第二位具有影响力的人物。

阿尔特马特是著名的硅太阳能电池专家，后来成为天合光能的首席科学家。他为陈教授提供了有关二维和三维太阳能电池行为建模和分析计算技术的建议。这些模型在设计太阳能电池以优化其输出方面发挥着关键作用。

“提高 1% 或 2% 的效率意义重大。这些可能听起来只是很小的提升，但从规模上看，这些小改进在经济、可持续性和社会价值方面创造了巨大的价值。”

“Altermatt 博士改变了我看待事物的方式，”陈说。“在德国，他们真正关注的是设备物理学。”

获得博士学位后，陈先生成为天合光能的技术助理，在那里他遇到了职业生涯中第三个影响深远的人： 皮埃尔·韦尔林登是一位先驱光伏研究人员，曾担任该公司的首席科学家。

在天合光能，陈先生通过担任研发职务迅速升职。自 2023 年以来，他一直担任该公司的技术助理副总裁。

IEEE 的研究“宝库”

他说，会员资格在他攻读博士学位期间特别有益，因为他利用了 IEEE Xplore 数字图书馆 访问档案文件。

“出版物库是一座宝库。了解行业内外发生的事情令人大开眼界，而且新发现层出不穷。”